科學(xué)家使用石墨烯相機捕捉跳動心臟的實時電活動

灣區(qū)科學(xué)家捕捉到心臟跳動的實時電活動，使用一片石墨烯記錄了心臟肌肉細胞有節(jié)奏地放電產(chǎn)生的微弱電場的光學(xué)圖像——幾乎就像一臺攝像機.

石墨烯相機代表了一種新型傳感器，可用于研究產(chǎn)生電壓的細胞和組織，包括神經(jīng)元組或心肌細胞。迄今為止，電極或化學(xué)染料已被用于測量這些細胞中的電激發(fā)。但電極和染料僅測量一點電壓;石墨烯片在它接觸的所有組織上連續(xù)測量電壓。

這一進展于上周在線發(fā)表在Nano Letters 雜志上，來自加州大學(xué)伯克利分校的兩個量子物理學(xué)家團隊和斯坦福大學(xué)的物理化學(xué)家之間的合作。

因為我們將所有細胞同時成像到相機上，所以我們不必掃描，也不需要點測量。我們可以同時對整個細胞網(wǎng)絡(luò)進行成像。”

Halleh Balch，該論文的三位第一作者之一，最近獲得了博士學(xué)位。加州大學(xué)伯克利分校物理系獲得者

雖然石墨烯傳感器無需用染料或示蹤劑標(biāo)記細胞即可工作，但它可以很容易地與標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡相結(jié)合，對熒光標(biāo)記的神經(jīng)或肌肉組織進行成像，同時記錄細胞用于交流的電信號。

該研究的另一位第一作者 Allister McGuire 說：“您可以輕松地對樣本的整個區(qū)域進行成像，這對于研究涉及各種細胞類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)尤其有用，他最近獲得了博士學(xué)位。 .D.來自斯坦福和。“如果你有一個熒光標(biāo)記的細胞系統(tǒng)，你可能只針對某種類型的神經(jīng)元。我們的系統(tǒng)將允許你以非常高的完整性捕獲所有神經(jīng)元及其支持細胞的電活動，這可能會真正影響人們的方式做這些網(wǎng)絡(luò)層面的研究。”

石墨烯是一種單原子厚的碳原子片，以二維六邊形圖案排列，讓人聯(lián)想到蜂窩。幾十年來，二維結(jié)構(gòu)因其獨特的電學(xué)特性和魯棒性以及有趣的光學(xué)和光電特性而引起了物理學(xué)家的興趣。

“這可能是第一個可以使用 2D 材料的光學(xué)讀數(shù)來測量生物電場的例子，”資深作者、加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)教授王峰說。“人們以前曾使用 2D 材料通過純電讀出進行一些傳感，但這是獨一無二的，因為它可以與顯微鏡配合使用，因此您可以進行并行檢測。”

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